激光切割中的热透镜效应

2022-05-20 15:32:12 345

  当激光切割机的激光束透射的光学元件(如加工镜片、PR镜或窗口)上有污渍时,激光束透射后会产生热透镜效应,切割表面变得粗糙,挂渣甚至过烧。当激光切割质量变差时,在判断是否受热透镜效应影响时,首先检查光学元件的性能是否随激光束的照射时间而变化。在加工初期,光学元件还处于低温状态,随着加工的进展,热透镜效应的影响会从切削表面的质量表现出来。

原因

  反射式光学元件(如折射镜)可以高X直接从背面冷却,反射式光学元件几乎不产生热镜效应;透射式光学元件只能被周围的冷却间接冷却,光学元件两侧都会产生热量,容易产生热透镜效应。当光学元件的温度升高时,会发生热变形,激光切割机的激光束的折射率也会发生变化,激光束的聚焦特性也会发生变化。

解决办法

  比较了激光切割机前后工件的切割面。在加工初期,由于激光束照射时间较短,光学元件仍处于低温状态,热透镜效应的影响相对较小。在耗时超过10s的切割过程结束时,由于光学元件受到激光束的长时间照射,会发生热透镜效应,焦点位置和光束模式也会发生变化。

 一旦焦点位置改变或光束模式改变,在连续照射过程中不会自动回到原来的状态。与加工结束时的切削表面相比,加工开始时的切削表面质量变差,产生热透镜效应。如果两个组件处于相同程度的良好状态,则不会出现热透镜效应。

 激光切割不锈钢,判断是否发生热透镜效应时,需要观察加工开始和结束时的结渣情况。如果加工区域的毛刺数量增加,说明可能出现热透镜效应。此外,为了消除光束模式不均匀或光轴倾斜等其他原因造成的方向性,在比较过程中要注意相同切割面(相同加工方向)的比较。